第三章模拟调制系统.doc

模拟调制系统
3.0概述
基带信号：由消息直接变换成的电信号。
频带从零频开始，低频端谱能量大，不宜在信道中远距离传输。
调制：按调制信号（基带信号）的变化规律去改变载波某些参数的过程叫调制。（频谱搬迁）
模拟调制：当调制信号为模拟基带信号f(t)，载波为连续的正弦或余弦高频信号c(t)=Acos[ωct+θ0]时，称模拟调制，其数学表达式为：
s(t)=f(t)·c(t)=A(t)cos[ωct+φ(t)+θ0]
调制的分类：
数字调制
3.1、双边带调幅
常规调幅
1、时域表达式：调制信号f(t)（平均值＝0）加直流后对载波幅度调制（称标准或完全调幅）
即:sAM(t)=[A0+f(t)]·cos[ωct+θc]
其中:ωc载波角频率，θc载波初相位

波形图3-1
当调制信号f(t)为单频信号时：f(t)=Amcos(ωmt+θm)
则：sAM(t)=[A0+Amcos(ωmt+θm)]cos[ωct+θc]
=A0[1+βAMcos(ωmt+θm)]cos[ωct+θc]
其中：称调幅指数，将其х100%叫调制度

频域表达式
当θc=0时，
sAM(t)=[A0+f(t)]cosωct=A0cosωct+f(t)cosωct
由于：f(t)F(ω)
A0cosωct

故SAM(ω)的频域表达式为：

频谱图：

说明：
(1)、调制过程为调制信号频谱的线性搬移，即将其搬移到适合通信系统传输的频率范围
(2)、常规调幅巳调波频谱中含有一个载波和两个边带份量。
(3)、已调信号的带宽为基带信号最高频的2倍
(基带信号的带宽)
３．调幅信号的平均功率PAM
1Ω电阻上的平均功率(均方值)为信号的平均功率等于信号的均方值。
即：
通常均值：，且：，
则：(载波功率+边带功率)
调制效率：
对单频余弦f(t)：
说明：
满调幅时，效率低，主要是载波功率大，又不携带信息所至。

例：已知一个AM广播电台输出功率50kW，采用单频余弦信号调幅，调幅指数为0.707
计算调制效率和载波功率
若天线用50Ω电阻负载表示，求载波的峰值幅度。
解：(1)

(2)载波峰值幅度A：

抑制载波的双边带调幅(DSB-SC)
当调制信号中无直流分量A0时，为抑制载波双边带调幅。
时域表达式
波形图如下：

频域表达式

频谱图：

说明：不能用包络检波解调
平均功率(已调信号的均方值)

调制与解调
调制模型

双边带抑载调幅常规调幅

解调
（1）、相干解调原理：

（2）、非相干解调原理：包络检波、平方律检波（必须有载波分量才能解调）
3.2单边带调制（SSB）
双边带信号中任一边带都含调制信号的全部信息，故单边带调制可传输全部信息。
滤波法形成单边带信号

一级滤波法
单边带频谱信号：
说明：
（1）、滤波器H(ω)的衰减特性（滚降特性）要求，滤波器方可实现。（为通带到阻带的过渡带，为上、下边带间隔）
（2）、定义归一化值：，单边带信号载频， 越小越难实现，要求不低于。
例：用单边带方式传输模拟电话信号，设载频为12MHz，电话信号的频带为300Hz－3400Hz，滤波器归一化值为。试设计滤波器的方案。
解：（1）如果采用一级调制方案

过渡带相对与载频的归一化值为

说明：若调制信号的太低（如数据信号），多级滤波法也难实现单边带调制。必须采用部分响应技术，先改变信号频谱结构后再进行调制。
2、一般情况下的时域和频域表达式
（1）、单边带信号频域和时域表达式
，
其中：为单边带滤波器传递函数
（2）、单边带信号时域表达式
，单边带滤波器冲激响应

则对应上式冲激响应分别为：
，

以下边带为例：

依希尔伯特变换化简：

同理可得上边带时域表达式：
故上下边带之和：

单边带相移法的一般模型：

必须注意：上述方法理论上可以，但在实际实现中对f(t)的所有频率分量都相移π/2比较困难。

三．单边带信号的解调
由于单边带信号抑制了载波，故必须用相干解调法

例:用0-3KHz的信号调制频率为20MHz的载波以产生单边带信号，对该信号用超外差接收机进行解调,两极混频器本机振荡频率分别为f0和fd,其中f0为第一级本振，限定fo高于输入信号频率,中频放大器的通带范围是10MHz-10.003MHz.
如果是上边带信号,试确定fo和fd
如果是下边带信号,重复(1)
解：(1)、上边带信号频率范围为20MHz--20.003MHz.fo高于输入信号频率,fo和输入信号混频后必须取下边带才能调到中频范围。
故：MHz

fd减去中频信号频率应为基带信号频率
即：
(2)、下边带信号频率范围为2